PROCEDIMIENTO Y DISPOSICIÓN ASÍ COMO PROGRAMA DE ORDENADOR PARA DETERMINAR UNA MAGNITUD DE CONTROL PARA LA REGULACIÓN DE TEMPERATURA PARA UN SISTEMA.

Procedimiento para determinar una magnitud de control para una regulación de la temperatura para un sistema,

en el que

- para un instante se determina una temperatura real del sistema (110),

- se compara la temperatura real con una temperatura teórica predeterminada del sistema (120), determinándose una diferencia de temperatura del sistema que hay que compensar,

- se determina una energía demandada (130), la cual es necesaria para la compensación de la diferencia de temperatura determinada, que hay que compensar en el sistema,

- para ese instante, se determina el balance de energía entre una energía suministrada al sistema y una energía evacuada del sistema (140),

- con la utilización de la energía demandada y el balance de energía entre la energía suministrada y la energía evacuada se determina una energía total resultante del sistema (150),

- con la utilización de un procedimiento de regulación de un regulador se obtiene, a partir de la energía total resultante, la magnitud de control para la regulación de la temperatura (160),

- determinándose el balance de energía entre la energía suministrada y evacuada, con la utilización de una variación de la temperatura del sistema, a lo largo de una caudal másico de aire que fluye a través del sistema, teniendo efecto el balance de energía entre la energía suministrada y evacuada en la variación de la temperatura del sistema,

caracterizado porque

- el balance de energía entre la energía suministrada y evacuada, con la utilización de la variación de la temperatura del sistema, se determina de tal manera que la variación de la temperatura del sistema es multiplicada por el caudal másico de aire, que fluye a través del sistema, y por la capacidad térmica del caudal másico de aire,

- determinándose la energía demandada, con la utilización de la diferencia de temperatura determinada que hay que compensar, de manera que la diferencia de temperatura determinada que hay que compensar se multiplica por el caudal másico de aire que fluye a través del sistema y por la capacidad térmica del caudal másico de aire.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E04028068.

Solicitante: BEHR GMBH & CO. KG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: MAUSERSTRASSE 3 70469 STUTTGART ALEMANIA.

Inventor/es: RIEDEL,RUDOLF,DR, Greul,Frank, Wolfangel,Peter.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F24F11/00 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F24 CALEFACCION; HORNILLAS; VENTILACION.F24F ACONDICIONAMIENTO DEL AIRE; HUMIDIFICACION DEL AIRE; VENTILACION; UTILIZACION DE CORRIENTES DE AIRE COMO PANTALLAS (retirada de suciedades o de humos de los lugares donde se han producido B08B 15/00; conductos verticales para la evacuación de humos de los edificios E04F 17/02; tapas para chimeneas o respiraderos, terminales para conductores de humos F23L 17/02; aparatos para generar iones para ser introducidos en gases no encerrados, p. ej. en la atmósfera, F23L 17/02). › Sistemas o aparatos de control o de seguridad.
  • G05D23/19 SECCION G — FISICA.G05 CONTROL; REGULACION.G05D SISTEMAS DE CONTROL O DE REGULACION DE VARIABLES NO ELECTRICAS (para la colada continua de metales B22D 11/16; dispositivos obturadores en sí F16K; evaluación de variables no eléctricas, ver las subclases apropiadas de G01; para la regulación de variables eléctricas o magnéticas G05F). › G05D 23/00 Control de la temperatura (disposiciones de conmutación automática para los aparatos de calefacción eléctricos H05B 1/02). › caracterizado por la utilización de medios eléctricos.
  • G05D23/20 G05D 23/00 […] › con un elemento sensor que presenta una variación de sus propiedades eléctricas o magnéticas con los cambios de temperatura (G05D 23/13 tiene prioridad).

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PROCEDIMIENTO Y DISPOSICIÓN ASÍ COMO PROGRAMA DE ORDENADOR PARA DETERMINAR UNA MAGNITUD DE CONTROL PARA LA REGULACIÓN DE TEMPERATURA PARA UN SISTEMA.

Fragmento de la descripción:

Procedimiento y disposición así como programa de ordenador para determinar una magnitud de control para la regulación de temperatura para un sistema.

La presente invención se refiere a una regulación de la temperatura para un sistema.

Una regulación de la temperatura, en este caso, una regulación de la temperatura para un espacio, es conocida tal como se describe a continuación por el estado de la técnica.

Por el estado de la técnica, se conoce un sistema de regulación para una regulación de la temperatura.

Los sistemas de regulación de este tipo intentan mantener constante una magnitud física, en este caso una temperatura en el espacio, o variarla de acuerdo con un programa predeterminado, independientemente de cualesquiera perturbaciones o magnitudes perturbadoras, tales como aire frío o caliente que penetra a chorros a través de una ventana abierta.

Para ello, una magnitud que hay que regular (magnitud controlada) , en este caso la temperatura del espacio, se mide constantemente mediante un dispositivo de medición adecuado, en este caso un pirómetro de resistencia eléctrica PT 100, y se compara su valor con un valor teórico predeterminado.

La magnitud controlada medida es suministrada al dispositivo de regulación.

El regulador, en este caso un regulador PID, está dispuesto de tal manera que reacciona frente a una desviación de la magnitud de regulación medida con respecto al valor teórico, designada como desviación de regulación e, gracias a que determina una magnitud de regulación u. Con esta magnitud de regulación u se controla o acciona de tal manera un elemento de ajuste adecuado, en este caso un dispositivo de calefacción-refrigeración, en general un intercambiador de calor, que se elimina la desviación de regulación o la diferencia de regulación (error de regulación) , es decir, la desviación que aparece de la magnitud de regulación con respecto al valor teórico.

Expresado de forma clara, con la utilización del regulador debe ser eliminada una diferencia de temperatura entre una temperatura del espacio actual y una temperatura del espacio deseada, diferencia de temperatura que es generada, por ejemplo, por la perturbación de la temperatura o la variación de la temperatura en el espacio, por calentamiento o refrigeración mediante un dispositivo de calefacción-refrigeración. Este dispositivo de calentamientorefrigeración es controlado al mismo tiempo con utilización de la magnitud de control generada por el regulador.

Se puede representar un recorrido de la temperatura del espacio regulado por el sistema de regulación citado más arriba.

Un punto A caracteriza un instante de la entrada de una perturbación de la temperatura o variación de la temperatura. Una línea B caracteriza una temperatura del ambiente deseada, que debe ser mantenida a ser posible constante.

Al mismo tiempo, se pueden tomar dos parámetros, un tiempo de regulación y una anchura de sobrepaso, con utilización de los cuales se puede evaluar dos parámetros de una calidad de una regulación, como los indicados más arriba.

Al mismo tiempo, pone en especial de manifiesto, aquí para el ejemplo de una regulación de la temperatura o de una perturbación de la temperatura, que en general para una variación o perturbación rápida o abrupta de la magnitud de regulación y/o en caso de variaciones rápidas o abruptas de las condiciones de contorno del sistema (perturbación del sistema) que actúan sobre la magnitud de regulación aparecen fuertes oscilaciones, es decir una gran incontinencia, de la magnitud de regulación, oscilaciones que aumentan con el aumento de la duración de la regulación.

Por el estado de la técnica se conoce otro sistema regulador, el cual está sometido, en particular, a perturbaciones rápidas y abruptas de este tipo, es decir un túnel aerodinámico (climático) .

El túnel aerodinámico climático conocido por el estado de la técnica está realizado en un "tipo constructivo de Göttingen".

El aire climatizado es suministrado, en un túnel aerodinámico climático de este tipo constructivo, en un circuito cerrado. Un soplador transporta el aire, a través de un difusor largo, hacia un intercambiador de calor. En este caso, se regula la temperatura del aire, se puede ajustar desde -30 º C hasta +50 º C. A través de dos esquinas de desviación alabeadas el aire llega a una precámara.

No existen ni un rectificador ni cribas y, a pesar de ello, el túnel aerodinámico climático presenta una gran calidad de

circulación. La velocidad del viento y la temperatura del viento están distribuidas de manera muy uniforme a lo largo de la sección transversal del chorro.

Una contracción de una tobera, en la cual el aire es acelerado, está subdivida en dos secciones. En la primera sección, tiene lugar una entrada únicamente de forma horizontal; el techo y el suelo permanecen planos.

En la segunda sección permanecen, por el contrario, las paredes laterales planas y la entrada se supera mediante una vertical. Al mismo tiempo, un contorno inferior queda siempre igual. Uno superior, por el contrario, puede ser desplazado en altura.

Gracias a ello, es posible formar una tobera, comparativamente pequeña, con una sección transversal de 6 m2, lo que es suficiente para un examen de un turismo.

En dos etapas se puede elevar una pared de tobera superior y mantenerla, gracias a sus elasticidad, en un contorno favorable a la circulación - la sección transversal de 8 m2 que se forma con ello es adecuada para el examen de monovolúmenes y transportadores. Aumentando la sección transversal hasta 10 m2 el túnel aerodinámico climático es adecuado para el examen de camiones (pesados) .

Una velocidad del aire es, para las tres secciones transversales, de 130 km/h, 100 km/h y de 80 km/h.

De la tobera sale el aire a un tramo de medición abierto, circula alrededor de un vehículo, es captado detrás de éste por un colector, similar a un gran embudo y, para cerrar el circuito, es suministrado de nuevo por dos esquinas de desviación al soplador.

En un techo del túnel aerodinámico climático o de una nave de medición está dispuesto un solario. 18 lámparas, con las cuales se imita un espectro de una luz solar, hacen posible una intensidad de radiación de hasta 1200 W/m2.

Un bastidor posibilita que se pueda elegir libremente la dirección de incidencia de los rayos solares. Las lámparas están dotadas con tapas, con las cuales se puede desconectar de golpe la luz.

Se puede ajustar con precisión una humedad relativa del aire mediante la adición de vapor o un aire extremadamente seco en un intervalo de hasta el 95 %.

La refrigeración y la climatización se pueden variar y optimizar en cuanto a su comportamiento temporal en el túnel aerodinámico.

Diferentes exámenes en el túnel aerodinámico climático, como por ejemplo exámenes de la potencia de instalaciones de climatización de vehículos automóviles, presuponen una gran constancia del clima, en especial una gran constancia de la temperatura (viento) en el túnel aerodinámico climático.

Las variaciones y perturbaciones rápidas y abruptas de la temperatura (aire) y/o variaciones rápidas y abruptas de las condiciones de contorno que influyen sobre la temperatura, tales como perturbaciones de la velocidad del viento, perturbaciones de la radiación solar simulada, perturbaciones de la humedad del aire en el túnel aerodinámico y/o un arranque del motor de uno de los vehículos que hay que examinar en el túnel aerodinámico, se pueden regular únicamente de una manera insuficiente con un sistema de regulación convencional como se ha descrito más arriba.

Dicho de otra manera, la constancia de la temperatura (viento) que se puede alcanzar con el sistema de regulación convencional indicado más arriba puede ser insuficiente para exámenes en el túnel aerodinámico climático.

La patente US nº 5.209.398 da a conocer un procedimiento para la compensación térmica con retroalimentación basada en un modelo. Al mismo tiempo, se describe un sistema de regulación de la temperatura.

La patente US nº 5.197.666 da a conocer un procedimiento para la estimación de parámetros térmicos para el control del clima.

La patente US nº 6.296.193 B1 da a conocer un control para... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para determinar una magnitud de control para una regulación de la temperatura para un sistema, en el que

- para un instante se determina una temperatura real del sistema (110) ,

- se compara la temperatura real con una temperatura teórica predeterminada del sistema (120) , determinándose una diferencia de temperatura del sistema que hay que compensar,

- se determina una energía demandada (130) , la cual es necesaria para la compensación de la diferencia de temperatura determinada, que hay que compensar en el sistema,

- para ese instante, se determina el balance de energía entre una energía suministrada al sistema y una energía evacuada del sistema (140) ,

- con la utilización de la energía demandada y el balance de energía entre la energía suministrada y la energía evacuada se determina una energía total resultante del sistema (150) ,

- con la utilización de un procedimiento de regulación de un regulador se obtiene, a partir de la energía total resultante, la magnitud de control para la regulación de la temperatura (160) ,

- determinándose el balance de energía entre la energía suministrada y evacuada, con la utilización de una variación de la temperatura del sistema, a lo largo de una caudal másico de aire que fluye a través del sistema, teniendo efecto el balance de energía entre la energía suministrada y evacuada en la variación de la temperatura del sistema,

caracterizado porque

- el balance de energía entre la energía suministrada y evacuada, con la utilización de la variación de la temperatura del sistema, se determina de tal manera que la variación de la temperatura del sistema es multiplicada por el caudal másico de aire, que fluye a través del sistema, y por la capacidad térmica del caudal másico de aire,

- determinándose la energía demandada, con la utilización de la diferencia de temperatura determinada que hay que compensar, de manera que la diferencia de temperatura determinada que hay que compensar se multiplica por el caudal másico de aire que fluye a través del sistema y por la capacidad térmica del caudal másico de aire.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el procedimiento de regulación es un procedimiento de regulación de un regulador (250) de un tipo P (regulador proporcional) , I (regulador integral) o D (regulador diferencial) o una forma mixta de ellos, en particular de un tipo PI o PID.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, en el que un elemento de regulación, en particular un intercambiador de calor, es regulado y/o controlado utilizando la magnitud de control (u) .

4. Procedimiento según la reivindicación 3, en el que el elemento de regulación actúa sobre la compensación de la diferencia de temperatura que hay que compensar, en particular mediante un calentamiento o enfriamiento del sistema.

5. Procedimiento según por lo menos una de las reivindicaciones anteriores, en el que la temperatura real se mide por lo menos en un punto en el sistema y/o es almacenada, en particular en una memoria.

6. Procedimiento según por lo menos una de las reivindicaciones anteriores, en el que para la energía total se tiene en cuenta una potencia, la cual compensa imprecisiones de medición y/o representa una rampa de temperatura, y/o tiene en cuenta una potencia de un elemento de regulación, en particular de un intercambiador de calor.

7. Procedimiento según por lo menos una de las reivindicaciones anteriores, el cual se realiza y/o se programa en el marco de un denominado control programado de memoria (SPS) .

8. Disposición para determinar una magnitud de control para una regulación de la temperatura para un sistema con

- por lo menos una unidad de determinación de la temperatura, con la cual se puede determinar una temperatura real del sistema,

- por lo menos una unidad de comparación con la cual, mediante la comparación de la temperatura real con una temperatura teórica que se puede predeterminar del sistema, se puede determinar una diferencia de temperatura del sistema que hay que compensar,

- por lo menos una unidad de determinación de la energía, con la cual se puede determinar el balance de energía entre una energía suministrada al sistema y una energía evacuada del sistema y una energía demandada, siendo dicha energía demandada necesaria para una compensación de la diferencia de temperatura del sistema que hay

que compensar, y con la cual se puede determinar una energía total resultante, con la utilización de la energía demandada y del balance de energía entre la energía suministrada y la energía evacuada, y

- una unidad de regulación, con la cual se puede determinar, con la utilización de la energía total, la magnitud de control para la regulación de la temperatura,

caracterizada porque

- la disposición está adaptada para llevar a cabo un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7.

9. Disposición según la reivindicación 8, en la que la unidad de regulación es un regulador de un tipo P (regulador proporcional) , I (regulador integral) o D (regulador diferencial) o una forma mixta de ellos.

10. Disposición según la reivindicación 8 ó 9, en la que la unidad de determinación de la temperatura es un termómetro, en particular un pirómetro de resistencia eléctrica. 20

11. Disposición según por lo menos una de las reivindicaciones 8 a 10, en la que el sistema es un espacio, en particular un espacio habitado, o un túnel aerodinámico climático, en particular un túnel aerodinámico climático del "tipo constructivo de Göttingen".

12. Disposición según por lo menos una de las reivindicaciones 8 a 11, que está realizada en el marco de un denominado control programado de memoria (SPS) .

13. Programa de ordenador con medios de código de programa, para llevar a cabo todas las etapas según la reivindicación 1, cuando el programa se ejecuta en un ordenador. 30

14. Programa de ordenador con medios de código de programa, según la reivindicación anterior, cuyos medios de código de programa están almacenados en un soporte de datos que puede ser leído por ordenador.

15. Producto de programa de ordenador con unos medios de código de programa almacenados en un soporte que

puede ser leído por una máquina, para llevar a cabo todas las etapas según la reivindicación 1, cuando el programa se ejecuta en un ordenador.


 

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